Nghiên cứu cơ sở khoa học và khả năng áp dụng thoát nước mưa vào tầng chứa nước pleistocen bổ sung nhân tạo nước dưới đất và làm giảm thiểu úng ngập thành phố hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

BÙI THỊ BÍCH HỢI

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG
THOÁT NƯỚC MƯA VÀO TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN
BỔ SUNG NHÂN TẠO NƯỚC DƯỚI ĐẤT V À LÀM GIẢM
THIỂU ÚNG NGẬP THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Địa chất thủy văn
Mã số: 60.44.63

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Đoàn Văn Cánh

HÀ NỘI, 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

BÙI THỊ BÍCH HỢI

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG
THOÁT NƯỚC MƯA VÀO TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN
BỔ SUNG NHÂN TẠO NƯỚC DƯỚI ĐẤT V À LÀM GIẢM
THIỂU ÚNG NGẬP THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Địa chất thủy văn
Mã số: 60.44.63

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. Đoàn Văn Cánh

HÀ NỘI, 2010



Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả trình by trong luận văn là chính xác, trung thực và
cha đợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Bùi Thị Bích Hợi


1
Mục Lục

Danh mục các bảng biểu

4

Danh mục các hình vẽ

5

Mở Đầu

7

1. Tính cấp thiết của đề tài

9

2. Mục đích nhiệm vụ của đề tài

9

3. Nội dung của đề tài

9

4. ýnghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

10

5. Cấu trúc của luận văn

11

Chơng1. Tổng quan về các phơng pháp thu gom nớc ma thoát

12

xuống tầng chứa nớc bổ sung nhân tạo nớc dới đất và chống úng
ngập thành phố
1.1. Phơng pháp thu gom và thoát nớc ma xuống tầng chứa nớc bổ

12

sung nhân tạo nớc dới đất giảm thiểu úng ngập thành phố
1.1.1. Thu gom nớc ma từ mái nhà đa xuống lòng đất

13

thông qua các lỗ khoan, giếng đào có sẵn
1.1.2. Thu gom nớc ma từ mái nhà, trên ®−êng phè,

15

vØa hÌ ... ®−a xng lßng ®Êt b»ng hƯ thống hố đào,
rÃnh đào kết hợp với giếng khoan hấp thu nớc
1.2. Các phơng pháp bổ sung nhân tạo nớc dới đất

16

1.2.1. Phơng pháp bổ sung nhân tạo bằng bồn thấm

16

1.2.2. Phơng pháp bổ sung nhân tạo bằng lỗ khoan ép nớc

18

1.2.3. Phơng pháp bổ sung nhân tạo bằng các hố đào,

19

hào rÃnh kết hợp với giếng khoan hấp thu nớc.
Chơng 2. Đặc điểm vùng nghiên cứu

20

2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên

20

2.1.1. Vị trí địa lý

20

2.1.2. Đặc điểm địa hình, địa mạo

22


2
2.1.3. Đặc điểm khí hậu - khí tợng

23

2.1.4. Thuỷ văn

28

2.1.5. Thảm thực vật

34

2.1.6. Đặc điểm phân bố dân c, cơ sở kinh tế xà hội

34

2.2. Đặc điểm địa chất

36

2.2.1. Hệ Neogen - Tầng Vĩnh Bảo N2vb

36

2.2.2. Hệ Đệ Tứ

36

2.3. Đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực nghiên cứu

41

2.3.1. Tầng chøa n−íc Holocene (qh)

41

2.3.2. TÇng chøa n−íc Pleistocene (qp)

44

2.3.3. Phøc hƯ chøa n−íc Neogen (m4)

47

2.3.4. §íi chøa n−íc khe nøt thành tạo lục nguyên phun trào (T2nk)

48

2.3.5. Lớp cách nớc trên

49

2.3.6. Lớp cách nớc Pleistocene - Holocene

49

Chơng 3. Cơ sở khoa học giải pháp thoát nớc ma vào tầng chứa

50

nớc bổ sung nhân tạo nớc dới đất và chống úng ngập thành phố
Hà Nội
3.1. phân bố lợng ma phành phố Hà Nội

50

3.2. Hiện trạng hệ thống thoát nớc của thành phố Hà Nội

57

3.2.1. Đặc điểm hệ thống thoát nớc

57

3.2.2. Các lu vực và hệ thống thoát nớc chính

58

3.2.3. Mạng lới thoát nớc cấp 1

59

3.2.4. Trạm bơm Yên Sở

60

3.2.5. Các hồ liên quan đến hệ thống thoát nớc

60

3.2.6. Các kênh mơng cống thoát nớc

60

3.3. Tình trạng úng ngập ở thành thố Hà Nội

62

3.4. Tình hình khai thác sử dụng các bÃi giếng và sự biến đổi phễu hạ

65


3
thấp mực nớc tầng chứa nớc qp nam sông Hồng
3.4.1. Tình hình khai thác sử dụng các bÃi giếng

65

3.4.2. Biến đổi phễu hạ thấp mực nớc tầng chứa nớc

78

Chơng 4. Lựa chọn và thiết kế giải pháp thoát nớc ma vào
tầng chứa nớc

85

4.1. Lựa chọn giải pháp

85

4.1.1. Lựa chọn tầng chứa nớc

85

4.1.2. Lựa chọn phơng pháp thu gom nớc ma và phơng pháp

89

bổ sung nhân tạo
4.1.3. Lựa chọn vị trí thu gom nớc ma để đa vào tầng chứa nớc
4.2. Thiết kế giải pháp

92
93

4.2.1. Tính toán hệ thống thu gom

93

4.2.2. Mô tả dây chuyền công nghệ

94

Kết luận

99

Tài liệu tham khảo

102


4
Danh mục các bảng biểu

Bảng 2.1

Lợng ma trung bình tháng, năm Hà Nội thời kỳ

26

1996 - 2009 tại trạm Láng
Bảng 2.2

Lợng bốc hơi trung bình tháng, năm Hà Nội thời kỳ

26

1996 - 2009 tại trạm Láng
Bảng 2.3

Độ ẩm không khí trung bình tháng, năm Hà Nội thời kỳ

27

1996-2009 tại trạm Láng
Bảng 2.4

Nhiệt độ không khi trung bình tháng, năm Hà Nội thời kỳ

27

1996-2009 tại trạm Láng
Bảng 2.5

Mực nớc trung bình tháng, năm Sông Hồng (Cm) (Theo tài

30

liệu quan trắc trạm Hà Nội từ tháng 1/1996 đến 12/2008
Bảng 2.6

Lu lợng nớc trung bình tháng, năm Sông Hồng (m3/s) (Theo

31

tài liệu quan trắc trạm Hà Nội từ tháng 1/1996 đến 12/2008)
Bng 3.1

Lng mưa trung bình tháng, năm thời kỳ 1996 - 2009

51

tại các trạm đo mưa ở thành phố Hà Nội và các tỉnh lân cận
Bảng 3.2

Đặc trưng phân phối mưa trong năm thời kỳ 1996 - 2009

52

quan trắc tại các trạm đo mưa ở thành phố Hà Nộ
Bảng 3.3

Lượng mưa bình quân thời kỳ 1996 - 2009 tại các trạm

55

Bảng 3.4

Các điểm ngập úng ở Thành Phố Hà Nội

63

Bảng 3.5

Tổng hợp lượng khai thác bình quân năm 2009 tại các bãi

76

giếng tập trung
Bảng 3.6

Đặc trưng tổng hợp NDĐ tầng qp vùng nam sơng Hồng

76

Bảng 4.1

Tính lượng nước thu gom

93


5

Danh mục các hình vẽ

Hình 1.1

Hệ thống thu gom nớc ma vào lỗ khoan có sẵn

14

Hình 1.2

Hệ thống thu gom nớc ma qua bể chứa

14

Hình 1.3

Bổ sung nhân tạo bằng bồn thấm

17

Hình 1.4

Bổ sung nhân tạo bằng lỗ khoan ép nớc

18

Hình 1.5

Bổ sung nhân tạo bằng hố đào, hào rÃnh kết hợp với

19

lỗ khoan hấp thu nớc
Hỡnh 2.1

Bn hnh chớnh H Ni

21

Hình 2.2

Biểu đồ các yếu tố khí tợng Hà Nội (Theo số liệu

28

quan trắc tại trạm khí tợng Láng (từ năm 1996 - 2009)
Hình 2.3

Biểu đồ mực nớc trung bình tháng, năm sông Hồng

30

(Theo tài liệu quan trắc trạm Hà Nội từ 1/1996 - 12/2008)
Hình 2.4

Biểu đồ lu lợng nớc trung bình tháng sông Hồng (m3/s)

31

(Theo số liệu quan trắc trạm Hà Nội 1/1996 - 12/2008)

Hỡnh 3.1

Phõn phi lượng mưa tháng trong năm

53

Hình 3.2

Bản đồ phân vùng lượng mưa bình năm vùng Hà Nội (1996 - 2009)

56

Hình 3.3

Bản đồ các điểm úng ngập ở thành phố Hà Nội

64

Hình 3.4

Đồ thị diễn biến lượng khai thác tập trung bình quân

66

theo thời gian NDĐ thành phố Hà Nội
Hình 3.5

Đồ thị dao động mực nước cơng trình quan trắc P27a

68

bãi giếng Yên Phụ và QSH1
Hình 3.6

Đồ thị dao động mực nước các điểm quan trắc P81, P.82

69

bãi giếng Cáo Đỉnh
Hình 3.7

Đồ thị dao động mực nước lỗ khoan quan trắc P.36a, P.37a
nhà máy nước Lương Yên

70


6
Hình 3.8

Đồ thị dao động mực nước cơng trình quan trắc P.53a nhà máy

71

nước Tương Mai
Hình 3.9

Đồ thị dao động mực nước cơng trình P.61a nhà máy nước

72

Pháp Vân
Hình 3.10

Đồ thị dao động mực nước cơng trình P.31a bãi giếng Ngơ Sĩ Liên

72

Hình 3.11

Đồ thị dao động mực nước cơng trình quan trắc Q.63a bãi giếng

73

Mai Dịch
Hình 3.12

Đồ thị dao động mực nước lỗ khoan quan trắc P.30a bãi giếng Ngọc Hà

Hình 3.13

Đồ thị dao động mực nước cơng trình quan trắc P.41a bãi giếng Hạ Đình 75

Hình 3.14

Đồ thị dao động mực nước điểm quan trắc P.87 bãi giếng Nam Dư

75

Hình 3.15

Đồ thị so sánh đặc trưng mực nước tầng qp khu vực phía nam

77

74

sơng Hồng
Hình 3.16

Bản đồ phễu hạ thấp mực nước vùng nam Hà Nội 2/ 2009

80

Hình 3.17

Bản đồ phễu hạ thấp mực nước vùng nam Hà Nội 5/2009

81

Hình 3.18

Bản đồ phễu hạ thấp mực nước vùng nam Hà Nội 8/2009

82

Hình 3.19

Bản đồ phễu hạ thấp mực nước vùng nam Hà Nội 11/2009

83

Hình 3.20

Bản đồ hạ thấp mực nước vùng Hà Nội năm 2009

84

Hình 4. 1

Hệ thống thu gom nước mưa từ mái nhà bổ sung cho tầng chứa nước

96

Hình 4.2

Mặt bằng thu gom nước mưa từ mái nhà

97

Hình 4.3

Kết cấu giếng khoan hấp thu nước G1, G2

98


7
Mở Đầu

Hà Nội có vị trí địa lý - chính trị quan trọng, có u thế đặc biệt so với các
địa phơng khác trong cả nớc. Thủ đô đa chức năng, một mô hình thể hiện
sự tiếp nối quá trình hình thành và phát triển của Thăng Long - Hà Nội.
Hà nội là đầu mối giao thông quan trọng bậc nhất của nớc ta. Từ Thủ đô
đi đến các thành phố, thị xà của Bắc Bộ và cả nớc bằng đờng bộ, đờng
sắt, đờng thủy và đờng hàng không đều rất dễ dàng thuận tiện. Đây chính
là yếu tố gắn bó chặt chẽ Thu đô với các trung tâm khác trong cả nớc và tạo
điều kiện thuận lợi để Hà nội tiếp nhận kịp thời các thông tin, thành tựu vỊ
khoa häc kÜ tht cđa thÕ giíi, tham gia vµo quá trình phân công lao động
quốc tế, khu vực, hội nhập vào quá trình phát triển năng động của khu vực
Đông Nam á, Đông Nam á - Thái Bình Dơng.
Sự Phát triển của Hà Nội có vai trò to lớn thúc đẩy sự phát triển của cả vùng,
cũng nh của cả nớc. Sự phát triển của Thủ đô Hà nội là niền tự hào không chỉ
riêng của ngời dân Hà nội mà là niềm tự hào của đất nớc, của d©n téc.
Năm 1010, Lý Cơng Uẩn, vị vua đầu tiên của nhà Lý, quyết định xây
dựng kinh đô mới ở vùng đất này với cái tên Thăng Long. Trong suốt thời
kỳ của các triều đại Lý, Trần, Lê, Mạc, kinh thành Thăng Long là nơi bn
bán, trung tâm văn hóa, giáo dục của cả miền Bắc. Khi Tây Sơn lật đổ nhà
Nguyễn lên nắm quyền trị vì, kinh đơ được chuyển về Huế và Thăng Long
bắt đầu mang tên Hà Nội từ năm 1831, dưới thời vua Minh Mạng. Năm
1902, Hà Nội trở thành Thủ đô của Liên bang Đông Dương và được người
Pháp xây dựng, quy hoạch lại. Trải qua các cuộc chiến tranh, Hà Nội là
Thủ đô của miền Bắc, rồi nước Việt Nam thống nhất và giữ vai trị này cho
tới ngày nay. Năm 1999, Thủ đơ Hà Nội đã được UNESCO phong tặng
danh hiệu Thành phố vì Hịa Bình.


8
Cùng với Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội là một trong hai trung tâm
kinh tế của cả quốc gia. Nhưng việc tăng dân số q nhanh cùng q trình

đơ thị hóa thiếu quy hoạch tốt đã khiến Hà Nội trở nên chật chội, ô nhiễm
và giao thông nội ô thường xuyên ùn tắc, ngập lụt,...
1. Tính cấp thiết của ti
Có một thực trạng rất hay gặp ở không chỉ thành phố Hà Nội mà có thể
nói ở hầu hết các thành phố ở Việt Nam là nguồn nớc ngầm ngày càng khan
hiếm, cạn kiệt, rất khó khai thác nhất là vào mùa khô, nhng vào mùa ma
lại thờng xuyên bị ngập lụt do ma bÃo. Thành phố Hà Nội có nguồn nớc
dới đất (NDD) phong phú với trữ lợng khai thác tiềm năng vào khoảng 6
triệu m3/ngày chủ yếu phân bố trong các tầng chứa nớc các trầm tích bở rời
Đệ Tứ [22]. ở Thành Phố Hà Nội gần nh 100% lợng nớc sử dụng đợc
lấy từ nớc dới đất mà chủ yếu tập trung vào tầng chứa nớc Pleistocen do
các công ty kinh doanh nớc sạch khai thác. Tổng lợng nớc đợc khai thác
của thành phố khoảng 820.000 m3/ngày [13], với công suất khai thác này đÃ
làm cho mùc n−íc ngÇm cđa tÇng Pleistocen tÝnh tõ thêi điểm (1995) khu
vực Hà Nội hạ thấp 0,33 m/năm [22]. Theo số liệu nghiên cứu thực nghiệm
hiện tượng lún bề mặt đất Hà Nội do hạ thấp mực nước ngầm từ năm 1991
cho đến nay cho thấy có những điểm ở Hà Nội bị sụt lún tới 4cm/năm [22]
và đây là một con số đáng lưu ý đối với các cơ quan chức năng trong việc
khai thác nước ngầm cũng nh xõy dng ca Thnh Ph.
Với thực trạng đó không chỉ làm mực nớc ngầm ngày càng cạn kiệt
mà còn làm mặt đất không ngừng sụt lún. Tuy nhiên trong thực tế Hà Nội
luôn luôn phải đối mặt với tình trạng ngập lụt mỗi khi mùa ma đến do khả
năng thoát nớc không đáp ứng đợc. Vì vậy việc bổ sung nhân tạo nớc
dới đất là một nhu cầu cấp bách để phục hồi nguồn nớc ngầm đang bị cạn
kiệt và nguồn nớc để bổ cập cho nớc dới đất là nớc ma có thể giảm
thiểu đợc tình trạng ngập úng trong mùa ma của Thủ đô.


9
Cùng với việc phụ thuộc quá nhiều vào nguồn nớc ngầm và việc quá

lÃng phí nguồn nớc ma thì việc thoát nớc ma vào tầng chứa nớc càng
có ý nghĩa thực tiễn sâu sắc. Sử dụng nớc ma làm nguồn bổ cập cho nớc
dới đất thì phải tiến hành thu gom nớc ma trớc khi thoát chúng vào
tầng chứa nớc. Nớc ma đợc thu gom từ các nhà cao tầng, từ đờng phố,
sân vận động, từ các khoảnh đất trống thoát xuống tầng chứa nớc để chống
ngập úng cho mặt đất và lấp đầy những khoảng không gian bị tháo khô do
mực nớc ngầm bị hạ thấp trong quá trình khai thác nớc. Lợng nớc ma
đợc lấy từ các mái nhà có chất lợng hoàn toàn phù hợp với yêu cầu của
nguồn nớc bổ sung. Lợng nớc ma đợc thu gom từ lòng đờng, hè phố
cho thoát xuống các giao thông hào, các bể lắng sơ bộ trớc khi cho thoát
xuống tầng chứa nớc. Hiên nay trên thế giới đà có rất nhiều nớc có điều
kiện khí hậu tơng tự Việt Nam đà tiến hành thu gom nớc ma thoát vào
tầng chứa nớc rất thành công và đó là những kinh nghiệm quý cho Việt
Nam trong bài toán khó trong cả hai mục đích lớn đó là chống úng ngập
cho Hà Nội và bảo vệ, khai thác bền vững nguồn nớc ngầm của Hà Nội
nói riêng và lÃnh thổ Việt Nam nãi chung.
2. Mục đích nhiệm vụ của đề tài
LuËn văn phải đa ra đợc sự cần thiết tính khả thi việc thoát nớc
ma vào tầng chứa nớc bổ sung nhân tạo nớc dới đất nhằm giảm thiểu
úng ngập thành phố, từ đó kiến nghị giải pháp hợp lý bổ sung nớc cho tầng
chứa nớc nhằm khai thác và sử dụng nớc dới đất một cách ổn định.
3. Ni dung ca ti
- Nghiên cứu các phơng pháp thu gom nớc ma thoát xuống tầng chứa
nớc bổ sung nhân tạo cho nớc dới đất và chống úng ngập thành phố.
- Nghiên cứu đặc điểm địa lý tự nhiên, địa chất, địa chất thuỷ văn của vùng Hà Nội.
- Nghiên cứu phân bố lợng ma thành phố Hà Nội.
- Nghiên cứu hiện trạng hệ thống thoát nớc ma của thành phố Hµ Néi
.

10
- Nghiên cứu tình trạng úng ngập ở thành phố Hà Nội.
- Nghiên cứu tình hình khai thác sử dụng các bÃi giếng và sự biến đổi
phễu hạ thấp mực nớc tầng chứa nớc qp.
- Nghiên cứu đề xuất giải pháp thoát nớc ma vào tầng chứa nớc bổ sung
nhân tạo nớc dới đất nhằm giảm thiểu úng ngập cho thành phố Hà Nội.
- Thiết kế giải pháp thu gom nớc ma bổ sung nhân tạo cho nớc dới
đất và chèng óng ngËp thµnh phè.
4. ýnghÜa khoa häc vµ thùc tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu là cơ sở để đánh giá hiện trạng cạn kiệt nguồn tài
nguyên nớc ngầm của thành phố Hà Nội trong tầng chứa nớc Pleistocen,
cung cấp các thông tin giúp các nhà quản lý có biện pháp bảo vệ kịp thời cho
tầng chứa nớc quan trọng này - đối tợng cung cấp nớc chính của Hà Nội.
Kết quả nghiên cứu còn cho thấy rằng hiện tại tình hình úng ngập của
thành phố Hà Nội, đặc biệt là khu vực nội thành đang rất bức xúc sau mỗi
mùa ma.
Làm phong phú thêm phơng pháp bổ sung nhân tạo nớc dới đất
trong khu vực thành phố. Hệ thống thu gom có thể tận dụng đờng thoát nớc
ma trên mái nhà của tòa nhà, hệ thống thu gom, lỗ khoan hấp thu nớc thi
công đơn giản nhng đem lại hiệu quả cao. Kết quả nghiên cứu cho phép áp
dụng rộng rÃi đối với các thành phố khác.
5. Cu trỳc ca lun vn
Ngoài phần mở đầu kết luận, luận văn gồm 4 chơng trong 104 trang
đánh máy, 13 bảng biểu, 32 hình vẽ, phụ lục và danh mục tham khảo.
Luận văn đợc hoàn thành tại Bộ môn Địa chất thủy văn, trờng Đại
học Mỏ - Địa chất dới sự hớng dẫn khoa học của PGS. TS. Đoàn Văn
Cánh. Trong thời gian học tập, nghiên cứu, hoàn thành luận văn tại Đại học
Mỏ - Địa chất, tôi nhận đợc sự giúp đỡ rất nhiệt tình của các thầy cô giáo
trong bộ môn Địa chất thủy văn, khoa Sau đại học. . . Tôi cũng nhận đợc
sự động viên, giúp đỡ của nhiều cơ quan thành phố Hà Nội: Công ty cæ

11
phần T Vấn Xây Dựng Cảng - Đờng Thủy, Trung Tâm Quan Trắc và phân
Tích tài nguyên môi Trờng - Hà Nội, Liên đoàn ĐCTV miền Bắc, Trung
tâm khí tợng thủy văn Hà Nội, Cụng ty thoỏt nc mụi trng H Ni.
Tôi xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ quý báu đó. Ngoài ra trong quá trình
hoàn thành luận văn, tôi còn nhận đợc sự giúp đỡ về tinh thần, vật chất,
các ý kiến đóng góp quý báu của các nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp, gia
đình.. tôi xin chân thành cảm ơn. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
các thầy cô trong bộ môn Địa chất thủy văn đà giảng dậy và đặc biệt sự
hớng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo hết lòng của thầy hớng dẫn PGS. TS. Đoàn
Văn Cánh trong quá trình làm luận văn.

.


12
Chơng1
Tổng quanvề các phơng pháp thu gom nớc ma thoát xuống
tầng chứa nớc bổ sung nhân tạo nớc dới đấtv chống úng
ngập thnh phố

1.1. Phơng pháp thu gom và thoát nớc ma xuống tầng chứa nớc bổ
sung nhân tạo nớc dới đất giảm thiểu úng ngập thành phố
Thu gom nớc ma là biện pháp thu gom và dự trữ nớc ma trên bề
mặt hay trong các tầng chứa nớc, trong các tầng đá nứt, nẻ hổng hốc
không có nớc. Nguồn tài nguyên nớc tăng thêm này sẽ đợc lu giữ sử
dụng khi cần thiết.
Sự cần thiết phải thu gom nớc ma.

- Nớc mặt không đủ đáp ứng yêu cầu và chúng ta phải phụ thuộc
vào nớc dới đất.
- Quá trình đô thị hoá nhanh, nớc ma thấm xuống lòng đất giảm
mạnh và bổ cập cho nớc dới đất đà bị giảm.
- Khai thác nớc dới đất đà làm giảm mực nớc dới đất.
- Để tăng cờng lợng nớc dới đất vào thời gian và địa điểm đặc
biệt.
- Cải thiện chất lợng nớc trong các tầng chứa nớc.
- Nâng cao mực nớc trong các giếng khai...thác đà bị khô.
Những giải pháp thu gom nớc na từ mái nhà, đờng phố thoát nớc
vào lòng đất đà đợc xây dựng ở hầu khắp các thành phố của Anh, Mỹ, úc,
Đan Mạch, Hà Lan, đặc biệt ở ấn Độ, Banglades, Nêpan, Hawai - những nớc
có điều kiện khí hậu ma nhiều tơng tự nh ở Việt Nam. Những thành tựu về
việc đa nớc ma, nớc mặt vào lu giữ trong lòng đất để sử dụng vào mùa
khô đà đợc công bố trên nhiều sách báo và các tranh Wed [1]. Chúng ta hoàn
toàn có thể vận dụng những kinh nghịêm đó áp dụng vào hoàn cảnh cụ thể ở


13
Việt Nam, đặc biệt những thành phố đang bức xúc về vấn đề úng ngập vào
mùa ma, cạn kiệt nớc vào mùa khô nh Hà Nội.
Trong các vùng đô thị, nớc ma từ các mái nhà, trên đờng phố, vỉa
hè, các khoảnh đất lu không . . . chảy tràn lan thờng cha đợc sử dụng,
rất lÃng phí. Nguồn tài nguyên nớc này có thể thu gom tích chứa trong các
bể để sử dụng trực tiếp nh cha ông ta đà làm từ ngàn năm nay, hoặc bằng
cách tích cực hơn là thu gom đa chúng xuống lòng đất bổ sung tầng chứa
nớc để có thể sử dụng khi cần thiết. Không những thế, thu gom nớc ma
thoát xuống lòng đất còn có thể góp phần chống úng ngâp cục bộ thành phố
một cách nhanh chóng và rất hiệu quả. Hệ thống thu gom nớc ma đa
xuống lòng đất lại không chiếm dụng nhiều không gian xây dựng, góp phần

cải tạo một cách rất đảng kể hệ thống thoát nớc.
Những giải pháp công nghệ thu gom nớc ma thoát xuống lòng đất
bổ sung nhân tạo nớc dới đất và chống úng ngập thành phố có thể đợc
sử dụng nh sau:
1.1.1. Thu gom nớc ma từ mái nhà đa xuống lòng đất thông qua các
lỗ khoan, giếng đào có sẵn
Trong vùng khi có sẵn các lỗ khoan, giếng đào đang khai thác nớc
hoặc các lỗ khoan hỏng bỏ đi, thu gom nớc ma từ mái nhà có thể thông
qua các lỗ khoan, giếng đào hiện hữu để đa nớc ma vào tầng chứa nớc.
Hệ thống ống dẫn bằng nhựa PVC đờng kính 10 cm nối với máng từ
mái nhà để gom nớc ma. Bỏ lợng nớc ma của cơn ma đầu tiên qua
đáy ống dẫn.
Sau khi đóng ống dẫn, nớc ma của các cơn ma tiếp theo đợc
gom qua ống chữ T tới một thiết bị lọc PVC trên đờng dẫn. Thiết bị này
lọc nớc trớc khi cho nớc vào lỗ khoan. Thiết bị lọc dài từ 1,0 đến 1,2 m,
làm bằng ống PVC. Đờng kính thay đổi tuỳ thuộc vào diện tích của mái
nhà, đờng kính 15 cm nếu diện tích mái nhỏ hơn 150 m2, đờng kính 20
cm nếu diện tích mái lớn hơn. Thiết bị lọc có hai ®Çu chun tiÕp 6,25 cm ë


14
cả hai đầu. Trong thiết bị chia làm 3 phần ngăn cách bằng màng lọc PVC để
các vật liệu không bị trộn lẫn với nhau. Trong phần thứ nhất lấp bằng sỏi (6
- 10 mm), phần ở giữa lấp bằng cuội (12 - 20 mm) và phần cuối bằng cuội
lớn hơn (20 - 40 mm) (hình 1.1).

T h iế t b ị lọ c

L ỗ khoan

Hình 1.1 Hệ thống thu gom nớc ma vào lỗ khoan có sẵn
Diện tích mái

ố ng dẫn

Hố lọc

ố ng thông hơi

Bơm

Lọc cát

Bể chứa

Lỗ khoan bổ cÊp

H×nh 1.2 HƯ thèng thu gom n−íc m−a qua bĨ chứa
Nếu diện tích mái nhà rộng hơn nữa, có thể thay thiết bị lọc bằng bể
chứa. Nớc ma từ mái nhà đợc đa đến bể chứa xây trên mặt đất hoặc nửa
chìm nửa nổi. Bể chứa đợc chia làm 2 ngăn, vật liệu lọc đợc đổ trong một
ngăn và ngăn kia để trống để chứa nớc đà đợc lọc tràn qua và để quan trắc
chất lợng nớc đà đợc lọc. Nớc từ đây sẽ đợc đa vào giếng khoan hấp
thu b»ng mét èng dÉn [1] (h×nh 1.2).


15
1.1.2. Thu gom nớc ma từ mái nhà, trên đờng phố, vỉa hè ... đa xuống
lòng đất bằng hệ thống hố đào, rnh đào kết hợp với lỗ khoan hấp thu nớc
Nớc ma thu gom từ mái nhà có thể đợc tập trung rÃnh đào vào

trớc khi đi vào giếng khoan. RÃnh đào có chiều rộng 1,5 - 3 m, dài 10 - 30
m, phụ thuộc vào khả năng hấp thụ nớc của giếng khoan đặt ở trung tâm
rÃnh đào. RÃnh đào đợc lấp lại bằng đá cuội, sỏi và cát thô, chúng đóng
vai trò nh một bộ lọc trung gian cho các giếng bổ sung. Số lợng giếng bổ
sung đợc quyết định dựa trên cơ sở là lợng nớc có sẵn và hệ thẳng đứng
của lớp đất đá ở địa điểm đó.
Nớc ma trên đờng phố, vỉa hè . . . trớc khi đa vào giếng khoan
nhất thiết phải tập trung vào hố đào, giếng đào, hào giao thông đợc đổ cuội
sỏi cát lọc để lắng lọc sơ bộ, có thể đợc khử trùng. Trên các rÃnh đào có
nắp đậy tấm đan, không ảnh hởng đến giao thông đờng phố. RÃnh đào
thu nớc ma cách nhau chừng 100 - 200 m nên đợc thiết kế dọc theo các
vỉa hè đờng phố, dọc theo các dải công viên cây xanh ... nên xây dựng các
hào ranh thu gom nớc ma sao cho không có nớc thải hoặc nớc bị
nhiễm bẩn trộn lẫn với nớc ma.
Trong giao thông hào các giếng khoan hấp thu nớc. Số lợng giếng
khoan tuỳ thuộc vào lợng nớc ma cần thoát xuống đất, Giếng khoan có
đờng kính 100 - 300 m đợc xây dựng có chiều sâu ít nhất 3 - 5 m dới
mực nớc ngầm (trong tầng chứa nớc không áp) hoặc dới mái tầng chứa
nớc có áp. Tùy vào thành phần thạch học mà bộ phận ống lọc của lỗ khoan
đợc đặt trong tầng chứa nớc ở nông hay ở sâu. Các giếng khoan đa nớc
ma vào tầng chứa nớc đang khai thác phải có chiều sâu tơng tự nh các
giếng khoan khai thác nớc. Chiều dài ống lọc để nớc ma từ giếng khoan
vào tầng chứa nớc tuỳ thuộc vào chiều dày tầng chứa nớc, tuỳ thuộc vào
lợng nớc thu gom đợc cần thoát xuống để tính toán lựa chọn. Nớc ma
đợc thu gom đa vào tầng chứa nớc qua giếng khoan vào tầng chứa nớc
bằng hình thức tự chảy, không cần bơm Ðp.


16
Nếu tầng chứa nớc phân bố ở độ sâu hơn 20 m thì có thể xây dựng

thêm một hầm nông có đờng kính từ 2 - 5 m và sâu từ 3 - 5 m tuỳ thuộc
vào lu lợng nớc. Bên trong hầm cũng khoan một cái giếng có đờng
kính 100 - 300mm nh»m bỉ sung ngn n−íc s½n cã cho các tầng chứa
nớc sẵn hơn. Dới đáy hần thông có thêm 1 bộ lọc trung gian để tránh cho
giếng bổ sung bị bít tắc.
Sẽ là kinh tế hơn nếu các cấu trúc bổ cập đợc cộng đồng chấp nhận.
Do đó, khi qui hoạch các khu dân c, chung c, căn hộ, đờng phố, công viên,
... cần phải dành quỹ đất để xây dựng các công trình thu gom nớc ma [1].
1.2. Các phơng pháp bổ sung nhân tạo nớc dới đất
Bổ sung nhân tạo nớc dới đất nhằm mục đích tăng trữ lợng nớc
dới đất thông qua việc hạn chế sự vận động tự nhiên của hệ thống nớc
trên bề mặt trái đất bằng các kỹ thuật xây dựng dân dụng phù hợp. Thông
thờng mục đích của các kỹ thuật BSNT là:
- Tăng cờng năng suất ổn ở những khu vực mà tầng chứa nớc bị khai
thác quá mức cạn kiệt.
- Bảo tồn và dự trữ nớc d thừa trên mặt đất cho những nhu cầu sau này
vì những nhu cầu này thờng thay đổi theo mùa và theo giai đoạn.
- Cải thiện chất lợng nớc qua lọc.
- Nhằm loại bỏ những chất độc, chất bẩn có trong nớc cống và nớc
thải để tái sử dụng một cách phù hợp với những loại nớc này.
1.2.1. Phơng pháp bổ sung nhân tạo bằng bồn thấm
Trong bổ sung nhân tạo bằng bồn thấm, nớc ma hoặc nớc mặt từ
sông hồ đợc chuyển tới một công trình trung gian là một bốn chứa nớc có
kích thớc thích hợp từ đó chúng thấm xuống và hình thành hoặc bổ sung
nớc dới đất (Hình vÏ 1.3).


17

T ầng chứa nớc

Hình 1.3. Bổ sung nhân tạo bằng bồn thấm
Nớc đi vào tầng chứa nớc có thể phân ra làm 3 giai đoạn:
Nớc ngầm vào đất, nớc thấm xuống qua các lớp đất, chuyển động
theo phơng nằm ngang tới các công trình khai thác.
Tốc độ nớc đi vào tầng chứa nớc phụ thuộc vào 3 yếu tố:
* Tốc độ ngấm, là tốc độ nớc đi vào các lớp đất bị ảnh hởng bởi các
yếu tố; các ổ khí trong đất, mức độ tắc nghẽn của vật liệu lọc, sự tăng của tảo
và vi khuẩn.
* Tốc độ thấm là tốc độ nớc đi chuyển xuống phía dới qua các lớp
đất, phụ thuộc vào kiểu đờng dòng và hệ số thấm theo phơng thẳng đứng
và nằm ngang của đất đá.
* Khả năng di chuyển ngang của nớc, phụ thuộc vào kiểu đờng
dòng và hệ số thấm của tầng chứa nớc bên dới mực nớc đất. Đối với
trờng hợp cụ thể, khả năng này cũng là hằng số.
Duy trì một đới không bÃo hoà bên dới vùng thấm có tầm quan trọng
đặc biệt cho phơng pháp bổ sung nhân tạo này. Trong trờng hợp tầng chứa
nớc không áp nằm dới vùng thấm có mực nớc ngầm nằm sâu, khi nớc
mặt ngầm xuống sẽ làm nâng cao mực nớc, tầng trữ lợng nớc ngầm nhng
không làm các vùng xung quanh bị ngập lụt. Khả năng thấm ban đầu là cao,
sau đó sẽ giảm dần trong quá trình bổ sung vì xuất hiện các lớp bùn lắng đọng
ở đáy bồn thấm. [1] [23]


18
1.2.2. Phơng pháp bổ sung nhân tạo bằng các lỗ khoan ép nớc
Trong trờng hợp tầng chứa nớc có áp phân bố ở sâu khi lớp nằm
trên rất dầy, chúng ta có thể đa nớc ma, nớc mặt vào tầng chứa nớc
thông qua các lỗ khoan ép nớc. (Hình 1.4) minh hoạ một hệ thống gồm hai
lỗ khoan hút nớc và một lỗ khoan ép nớc để bổ sung nhân tạo trực tiếp

tầng chứa nớc. Thiết kế một lỗ khoan ép nớc tơng tự với thiết kế một lỗ
khoan khai thác nớc. Sự khác nhau cơ bản là nớc chảy ra khỏi lỗ khoan
ép nớc vào tầng chứa dới sẽ chịu tác động bởi các trọng lợng cột nớc
và áp lực máy bơm ép.
Trong mọi trờng hợp, xây dựng và thực hiện bổ sung nhân tạo bằng
lỗ khoan ép nớc phải có những đánh giá chi tiết, bởi vì các lỗ khoan ép
nớc hay bị sự cố hơn các hố khoan khai thác thông thờng. Do cơ chế bít
tắc lỗ khoan đà nêu ở trên, đòi hỏi việc xây dựng và vận hành hệ thống lỗ
khoan ép nớc phải thật nghiệm ngặt. Nớc để ép xuống lỗ khoan có hàm
lợng cát chỉ khoảng 1 mg/l đà có thể gây bít tắc lỗ khoan trong thời gian
ngắn. Vì vậy nớc để ép vào các lỗ khoan thông thờng phải có độ đục theo
quy định nh đối với nớc uống, không có cát. Tốc độ bơm ép nớc vào hố
khoan nên giới hạn ở mức dới 1,5 m/giờ, Diện tích bề mặt ống lọc của lỗ
khoan ép nớc nên lớn hơn hai lần so với diện tích bề mặt ống lọc của lỗ
khoan khai thác cùng lu lợng. [1] [23]
k h a i th ¸ c

Ðp n−íc

k h a i th ¸ c

lớ p c ác h n ớ c

tầ n g c h ø a n − í c

H×nh 1.4 Bổ sung nhân tạo bằng lỗ khoan ép nớc


19
1.2.3. Bổ sung nhân tạo bằng hố đào, hào rnh kết hợp với lỗ khoan hấp

thu nớc
Khi tầng chứa nớc phân bổ cách mặt đất không sâu ở độ sâu trung
bình thì có thể sử dụng hố đào rÃnh kết hợp giếng khoan hấp thụ nớc để bổ
sung nhân tạo nớc dới đất. Phơng pháp này cũng có thể đợc áp dụng
khi các hố móng hoặc moong khai thác đà có sẵn, ví dụ nh những moong
khai thác vật liệu xây dựng đà bỏ, hoặc ở những nơi thật cần thiết theo các
yêu cầu cho các mục đích đặc biệt nh bảo vệ môi trờng. Khi tầng chứa
nớc ở sâu, phơng pháp này kết hợp với các giếng thu sẽ mang lại hiệu
quả cao hơn [1] [23] (Hình vẽ 1.5).

Hố đào

Lỗ khoan hấp thụ nớc

Lớp cuội sỏi

ống lọc

Vách giếng
khoan

Hình 1.5 Bổ sung nhân tạo bằng hố đào, hào rÃnh kết hợp với
lỗ khoan hấp thu nớc


20
Chơng 2
Đặc điểm về vùng nghiên cứu

2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên

2.1.1. Vị trí địa lý
Nm phớa tõy bắc của vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng, Hà Nội có
vị trí từ 20°53' đến 21°23' vĩ độ Bắc và 105°44' đến 106°02' kinh độ Đông, tiếp
giáp với các tỉnh Thái Nguyên, Vĩnh Phúc ở phía Bắc, Hà Nam, Hịa Bình phía
Nam, Bắc Giang, Bắc Ninh và Hưng n phía Đơng, Hịa Bình cùng Phú Thọ
phía Tây (Hình 2.1).
Hà Nội là thủ đơ của nước Cộng hịa Xã hội chủ nghĩa Việt Nam,
đồng thời đây cũng là thành phố Việt Nam có diện tích tự nhiên lớn nhất là
3344,7km2 và dân số 6313,1 nghìn người (đến hết năm 2008) chiếm 1% về
diện tích và 7,2% về dân số của cả nước, đứng thứ 42 về diện tích và thứ 2
về dân số trong 63 tỉnh, thành phố của nước ta.
Theo Nghị quyết ngày 15 tháng 5 năm 2008 của Quốc Hội về điều
chỉnh địa giới hành chính Thành Phố Hà Nội và một số tỉnh có liên quan
chính thức có hiệu lực từ ngày 1 tháng 8 năm 2008, ranh giới mới của Hà
Nội bao gồm 29 đơn vị hành chính cấp quận, huyện, thị xà trực thuộc (trong
đó có 10 quận là Ba Đình, Tây Hồ, Hai Bà Trng, Hoàn Kiếm, Đống Đa,
Thanh Xuân, Cầu Giấy, Hoàng Mai, Long Biên và Hà Đông, 1 thị xà Sơn
Tây và 18 huyện là Sóc Sơn, Gia Lâm, Đông Anh, Từ Liêm, Thanh Trì, Ba
Vì, Chơng Mĩ, Đan phợng, Thờng Tín, ứng Hòa và Mê Linh, 575 đơn vị
xÃ, phờng, thị trấn. Trong lịch sử sự phát triển của Thủ Đô Thăng Long Đông Đô - Hà Nội, đà có nhiều lần thay đổi, điều chỉnh địa giới hành
chính, nhng đây là lần điều chỉnh mở rộng với quy mô lớn nhÊt tõ tr−íc tíi
nay. Thµnh Phè Hµ néi ngµy nay là một trong năm thành phố trực thuộc
Trung Ương, là một trong hai đô thị đặc biệt của nớc ta. [8]


21

Hình 2.1 Bản đồ hành chính Hà Nội